水位信號防雷接地裝置在供水系統中的應用

（重慶市自來水有限公司北碚水廠，重慶 400700）

自來水廠一般負責城市整體生產以及生活用水的輸送，而其水源主要源于附近的水庫，然后從生產水庫運輸至用水單位。負責輸送水源的設備類型主要有水泵機組、配電設施以及消毒設備二氧化氯發生器等。大部分自來水廠為了保證運輸系統的穩定與安全，引入了大量先進的水位監測設備，以實現對水池水位的控制，不僅保證了城市生產以及生活用水的實際需求，同時也規避了資源被浪費。然而，部分地區在雨季來臨之后，山區雷雨天氣便顯得尤為頻繁，而雷電本身也可能對水位監測系統正常且穩定的運行造成負面影響。故而，自來水廠需要通過水位信號防雷接地裝置實現防雷。

一、水位信號防雷接地裝置工作原理

防雷接地概念可以細分為兩個部分，一方面是防雷，重點是保護設備在雷雨天氣不會因為雷擊的影響而受到損害。另一方面是靜電接地，規避因為靜電所形成危害。由于雷雨天氣對設備極為容易造成損害，且隨著防雷接地技術的高速發展以及在各個行業之中的廣泛應用，防雷接地也受到自來水廠的關注與重視。

水位信號防雷接地裝置一般是安設在戶外高位水池之內的一類監測設備，高位水池之上的液位監測系統傳播無線電信號將當前水位數值傳輸至本廠調度室之內，調度員及時監督以及管理供水網之上生產泵占供水，進而規避生產缺水或是水池溢流等現象的出現。

二、案例分析及其裝置應用現狀

某自來水廠現有供水管線長度共計96km，生活供水能力可高達4萬t/d，生產供水能力不少于10萬t/d。如今，某自來水廠總計安設了5套水位信號防雷接地裝置，安設位置處于距水廠調度室7公里至8公里位置，分別在大山4km位置有2套，大山6km處有一套，某水池一套以及某高危水池1套。因為無線發射裝置處于海拔高度400m的山頂之上，所采用的接地裝置為傳統的接地裝置，地網之中，不管是接地體阻抗，還是感抗都相對較高，且因為感抗的影響，導致雷電流下向地網電位分布呈現不均勻的狀況，且因為地網接地體上電流伴隨著時間變化率的不斷增加，導致二次回路之上存在許多感應電勢，且由于供水線路相對較長，一旦受到雷擊，將有較大概率在設備之上產生過電壓。地下接地體也較為容易出現松動或是被腐蝕的問題，尤其是在當地3月至9月雨季來臨的情況下，更為容易受到雷擊。如今，該自來水廠所裝設的所有避雷針均是普通鋼材一針式，針頭較為容易生銹，進而對泄雷電流能力產生嚴重的負面影響，并將雷擊點落在設備之上，導致設備受到雷擊而損壞。

故而，為了避免受到雷擊，泵站基層工作人員于雷雨天氣背景下，往往將水位設備電源終端，依靠人工斷電的方法，確保電臺等多種設備不會受到雷擊的影響，在雷雨天氣過為后再開啟各項設備。該方式不止是令基層工作人員工作量大幅增加，對工作人員本身安全也有一定的威脅。盡管目前采用了人工斷電的方法，水位信號防雷接地裝置均處于低頻以及直流背景下運行，在遇到雷擊的情況下，依舊會產生暫態不穩定或是動態不穩定的問題，設備也將受到嚴重的影響與危害。就該自來水廠而言，其平均每年雷擊事故不少于50次，導致維修人員的工作量大幅增加，而設備本身運行的完好率以及可靠性也隨之降低，使得生產無法順利開展。

三、自來水廠水位信號防雷接地裝置改造方案及其效果

（一）水位信號防雷接地裝置改造方案

針對該自來水廠水位信號防雷接地裝置運用現狀而言，本文認為可以采用如下方式開展改造：

第一，避雷針改造。改變避雷針的制作材料。建議該自來水廠采用不銹新型材料作為避雷針的制作材料。同時增加避雷針數量，原本設計方案中，接閃針數量僅為一針式，可以嘗試將其改為六針式，通過避雷針數量的增多，保證接閃的效率，同時可以有效降低雷擊點落在監測系統或是關鍵性設備的概率。不僅如此，施工人員需要利用6mm2多股銅線作為引下線路，再次設計接地體，進一步加深埋設深度。

第二，改良傳導介質。將傳導介質改變為更為容易尋找以及回去的木炭或是鹽，以上兩種物質具備優秀的吸附性能以及滲透能力，可以使得接地體等效截面積同土壤之間形成充分的接觸。而通過該方式，可以使得土壤之中本身所具備的電荷作用得到充分發揮，同時也使得土壤的黏度進一步增強，使得土壤同接地體之間的結合變得更為緊密，也使得接地電阻降至最低。而安裝人員在安裝過程中，尤其需要注意灑入一定量的水，同時利用導棍予以分層夯實。

（二）改造后效果

經過改造之后，該自來水廠水位信號防雷接地裝置同接地網之間形成充分的接觸，通過電阻率以及磁導率均相對較低的鋼材作為避雷針的制作材料，于地下構成了樹根網狀，使得地面泄流面積大幅增加，進而達到提高設備本身抗雷擊的能力，也確保了系統能夠更為接受安全且穩定地運行。不僅如此，本次改造也管控了開泵時間以及大小泵科學調節與配置，使得水池溢水情況得到明顯控制，經改造至今溢水次數為零次。按照平均每年益處生活用水3000t水池為案例，1d溢水總量約為30t，則按照4個蓄水池計算，全年能夠為自來水廠降低溢流現象約為43800t。

結束語

對比水位信號防雷接地裝置改造之后的效果，可見水位信號防雷接地裝置在供水系統中運用的價值，可以在保證供水穩定性的同時，減少維修人員的工作強度，并提升監測設備的精確度。故而，作為自來水廠，應積極采用水位信號防雷接地裝置，以保證設備的穩定運行，節省設備損耗，保證供水質量。